Supplement 4.5: Polarisatie van elektromagnetische golven: Stokes vectoren en Müller matrices
Solutions to the task on page 2

1. Bereken de Müller matrix van een λ/4-vertrager met de snelle as in de richting van de z-coördinaat.

De vergelijking van een component die wordt blootgesteld aan een lichtstraal onder een hoek van α is:

M(α)=R(α)MR(α)

In dit geval:

Q λ/4 (90°)=R(90°) Q λ/4 R(90°)

Het is cos(α)=cosα , sin(α)=sinα . Met α=90° voor de oriëntatie met de snelle as in de richting van de z-coördinaat volgt:

R(90°) Q λ/4 R(90°) =( 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 )( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )( 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ) =( 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 )( 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 ) =( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )= Q λ/4 (90°)

Dit is het vereiste resultaat.

2. Bereken het type polarisatie van het doorgelaten licht wanneer de λ/4-vertrager deze oriëntatie heeft, met inkomend licht van intensiteit 1 en de volgende polarisaties:

a) lineair langs y

Q λ/4 (90°) 0 =( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )( 1 0 0 0 )=( 1 0 0 0 )= 0 '

Het uitgaande licht is nog steeds lineair gepolariseerd langs y.

b) lineair diagonaal in het eerste en derde kwadrant

Q λ/4 (90°) 45 =( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )( 1/2 1/2 1 0 )=( 1/2 1/2 0 1 )= c l '

Het uitgaande licht is links ciculair gepolariseerd.

c) lineair langs z

Q λ/4 (90°) 90 =( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )( 0 1 0 0 )=( 0 1 0 0 )= 90 '

Het uitgaande licht is nog steeds lineair gepolariseerd langs z.

d) lineair diagonaal in het tweede en vierde kwadrant

Q λ/4 (90°) 135 =( 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 )( 1/2 1/2 1 0 )=( 1/2 1/2 0 1 )= c r '

Het uitgaande licht is rechtsom gepolariseerd.

Doorheen deze resultaten kan de λ/4-vertrager gebruikt worden om lineair gepolariseerd licht om te zetten in circulair gepolariseerd licht en omgekeerd.

Verdere vragen:
- hoe verandert de polarisatie van het doorgelaten licht voor andere soorten polarisatie dan de lineaire die we behandeld hebben?
- Hoe verandert de polarisatie als de retarder wordt geraakt door de stralen onder een andere hoek α?
Dit kan met een soortgelijke berekening worden bepaald.